最新PCM编码详解PPT课件
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PCM+培训课件
严格的项目管 理
严格的项目管理能够确 保项目按时按质完成。
pcm+实施效果评估
提高工作效率
通过实施pcm+，可以简化业务流程，提 高工作效率。
提高企业竞争力
通过实施pcm+，可以提高企业的信息化 水平和竞争力。
提高数据质量
pcm+实施后，数据质量将得到提高，数 据准确性、完整性得到保障。
降低成本
通过实施pcm+，可以减少人力、物力等 成本投入。
例如，在数字音频播放器中，pcm+技术可以用 于将模拟音频信号转换为数字信号，并保存在闪 存或硬盘中。
另外，pcm+技术还可以应用于音频信号的录制 和编辑，以及音乐制作和电影声音后期处理等方 面。
02
pcm+基础知识
pcm+技术基础
总结词
了解PCM+技术的基本原理 、PCM+技术的前世今生、 PCM+技术的关键技术
pcm+通过对航班计划、航材库存、机务维修等全方位的管理和监控 ，实现了航班的高效调度和资源的优化配置，提高了航空公司的运营 效率和客户满意度。
案例总结
pcm+的实施，为航空行业带来了管理模式的创新和提升，实现了航 班的高效调度和资源的优化配置，为旅客和航空公司带来了更多的便 利和收益。
案例三：电力行业pcm+实施案例
建立信息化平台
建立基于息化技术的平台，实现数据共享、信息交流和知识管 理等功能。
推广应用系统
推广和应用先进的实施管理系统，包括项目管理、质量管理、进 度管理、安全管理等方面，提高实施效率和质量。
加强信息化安全管理
加强信息化安全管理工作，保障信息安全、数据安全和系统稳定运 行。
13第十三讲脉冲编码调制(PCM)和译码
其中第1位码C１的数值“1”或“0”分别表示信号的正、 负极性，称为极性码。
第2至第4位码C2C3C4 为段落码，表示信号绝对值处在哪个段 落，3位码的8种可能状态分别代表8个段落的起点电平。 但 应注意，段落码的每一位不表示固定的电平， 只是用它们的 不同排列码组表示各段的起始电平。
表 7 –5 段 落 码 段落 序号 8 7 6 5 4 3 2 1 段落码
C2
1 1 1 1 0 0 0 0
C3
1 1 0 0 1 1 0 0
பைடு நூலகம்C4
1 0 1 0 1 0 1 0
i = C2C3C4 + 1 最小量化间隔 : ∆ = 第1段起始电平 : 0∆ 第i段起始电平 : 2
i+2
段落码
1 1 1 × = 128 16 2048 ∆
1
1 1 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0
表7-7 13 折线幅度码及其对应电平
假设以非均匀量化时的最小量化间隔∆=1/2048作为均匀 量化的量化间隔，那么从13折线的第一段到第八段的各段所 包含的均匀量化级数分别为16、16、32、64、128、256、512、 1024，总共有2048个均匀量化级(11位）， 而非均匀量化只有 128个量化级(7位） 。 按照二进制编码位数N与量化级数M的关系：M=2N， 均匀量 化需要编11位码，而非均匀量化只要编7位码。通常把按非均 匀量化特性的编码称为非线性编码；按均匀量化特性的编码 称为线性编码。 可见，在保证小信号时的量化间隔相同的条件下，7位非 线性编码与11位线性编码等效。由于非线性编码的码位数减 少，因此设备简化，所需传输系统带宽减小。
2. 码位的选择与安排 至于码位数的选择，它不仅关系到通信质量的好坏， 而 且还涉及到设备的复杂程度。 码位数的多少，决定了量化分层的多少，反之，若信号量化 分层数一定，则编码位数也被确定。 在信号变化范围一定时，用的码位数越多，量化分层越细， 量化误差就越小，通信质量当然就更好。 但码位数越多，设备越复杂，同时还会使总的传码率增加， 传输带宽加大。 一般从话音信号的可懂度来说，采用3~4位非线性编码即可， 若增至7~8位时，通信质量就比较理想了。
PCM教学课件_PPT课件
下面以一例题说明
例：设输入信号抽样值为+1270个量化单位，试用13折 线特性编码编出对应的8位码。
+1270
设8位码为D1D2D3D4D5D6D7D8
（1）确定极性码D1
由于样值为正，故D1=1
（2）确定段落码D2D3D4
确定D2，取权值128，因1270≥128，D2=1，表示输入信 号抽样值处在后4段。
因此量化噪声对大、小信号的影响大致相同，即改 善了小信号时的量化信噪比。
• 实际中，非均匀量化的实际方法通常是将 抽样值通过压缩再进行均匀量化。通常使
用的压缩器中，大多采用对数式压缩。广 泛采用的两种对数压缩律是 压缩律和A压缩 律。美国采用 压缩律，我国和欧洲各国均
采用A压缩律，因此，PCM编码方式采用的 也是A压缩律。
形和频谱。
）
图1.1.1 理想抽样信号波形及其频谱
由图1.1.1可知，在s 2H (即 fs 2 fH )
的条件下，抽样信号的周期性频谱无混叠现
象，经过截止角频率H 的理想低通滤波器，
既可以无失真的恢复原始信号。 而若s 2H ，则抽样信号的频谱间将
会出现混叠现象，如图1.1.2。显然不能无失 真的恢复原始信号。
001
010
011
10 0
101 11 0
111
起始电平（以 △为单位）
0
16
32 64 128 25 512 1024
6
各段量化台 阶与△的比 1
1
2
4 8 16 32 64
值
当给定样值后，可有各段起始电平值确定样 值属于哪一段，确定后就用该段的段落码表示。
D5D6D7D8：段内码（16个量化级） 当段落码确定之后，接着确定出该量化段
PCM+培训课件
pcm+培训课件
xx年xx月xx日
目录
• pcm+概述 • pcm+基础知识 • pcm+实施流程 • pcm+应用案例 • pcm+实施效果评估 • pcm+未来发展
01
pcm+概述
pcm+定义
pcm+是一种数字音频编解码技术，基于脉冲编码调制（ Pulse-Code Modulation，PCM）技术，采用高比特率的数 据流进行音频信号的采样和编码，以提供更高质量的音频传结词
懂得PCM+设备的管理方式、 PCM+设备的配置和维护、 PCM+设备的故障排除
02
PCM+设备的管 理方式
PCM+设备的管理方式包括本 地管理和远程管理两种方式， 其中本地管理是通过设备面板 或者通过控制软件来进行设备 管理；远程管理是通过网络来 远程控制设备，实现设备管理 和维护。
电子化数据容易受到黑客攻击和内部人员泄 露等安全威胁，需要加强系统的安全防护措 施。
04
pcm+应用案例
案例一：铁路行业应用
总结词：高效协同、数据驱动、节能减排 以数据驱动的方式提高铁路项目的管理效率和精确性
利用pcm+实现铁路各专业的设计、采购、施工等环 节的协同管理
引入新技术手段，实现铁路工程的节能减排
pcm+实施基础
总结词
掌握PCM+系统的施工规范、PCM+系统的安装 和调试、PCM+系统的优化和升级
PCM+系统的安装和调试
PCM+系统的安装和调试包括设备的安装和固定 、线路的连接和调试、参数的设置和优化等，这 些操作的正确性和规范性直接影响到整个系统的 稳定性和可靠性。
xx年xx月xx日
目录
• pcm+概述 • pcm+基础知识 • pcm+实施流程 • pcm+应用案例 • pcm+实施效果评估 • pcm+未来发展
01
pcm+概述
pcm+定义
pcm+是一种数字音频编解码技术，基于脉冲编码调制（ Pulse-Code Modulation，PCM）技术，采用高比特率的数 据流进行音频信号的采样和编码，以提供更高质量的音频传结词
懂得PCM+设备的管理方式、 PCM+设备的配置和维护、 PCM+设备的故障排除
02
PCM+设备的管 理方式
PCM+设备的管理方式包括本 地管理和远程管理两种方式， 其中本地管理是通过设备面板 或者通过控制软件来进行设备 管理；远程管理是通过网络来 远程控制设备，实现设备管理 和维护。
电子化数据容易受到黑客攻击和内部人员泄 露等安全威胁，需要加强系统的安全防护措 施。
04
pcm+应用案例
案例一：铁路行业应用
总结词：高效协同、数据驱动、节能减排 以数据驱动的方式提高铁路项目的管理效率和精确性
利用pcm+实现铁路各专业的设计、采购、施工等环 节的协同管理
引入新技术手段，实现铁路工程的节能减排
pcm+实施基础
总结词
掌握PCM+系统的施工规范、PCM+系统的安装 和调试、PCM+系统的优化和升级
PCM+系统的安装和调试
PCM+系统的安装和调试包括设备的安装和固定 、线路的连接和调试、参数的设置和优化等，这 些操作的正确性和规范性直接影响到整个系统的 稳定性和可靠性。
信源编码PCM编码PPT
极性码 C7
2018/11/10
段落码 C6C5C4
段内码 C3C2C1C0
通信原理教程 12
GO
第6章 模拟信号的数字传输
样值脉冲极性 折叠二进码 量化间隔序号 15 14 13 12 11 10 9
1 111 1 110 1 101
正极性部分
码 型 的 选 择
1 100 1 011 1 010 1 001
2018/11/10
通信原理教程 16
第6章 模拟信号的数字传输
时分复用
多路复用通信方式定义：在一个信道 上同时传输多个话音信号的技术。 复用技术有多种工作方式：
频分复用、时分复用、码分复用
2018/11/10
通信原理教程 17
第6章 模拟信号的数字传输
x1(t) 低 通
时分复用原理
低 旋转开关 通 x1(t) 1 传输系统 2 3 低 通 x2(t)
量化（输出）值
通信原理教程 3
第6章 模拟信号的数字传输
量化噪声----量化误差
f t
f
'
t
et
2018/11/10
t
通信原理教程 4
第6章 模拟信号的数字传输
例：对幅值为A的单频正弦信号进行均匀 量化，已知量化器量化范围为(-V，V)，量 化级数为N，信噪比为多少？(设A=V) 量化信号的平均功率近似等于 输入信号的平均功率：
输入信号值较小时，满足量化信噪比的措施：
增加二进制编码位数。
2018/11/10
通信原理教程 7
第6章 模拟信号的数字传输
非均匀量化
非均匀量化---根据信号的不同 区间来确定量化间隔。 目的：改善小信号的量化信噪比。
2018/11/10
段落码 C6C5C4
段内码 C3C2C1C0
通信原理教程 12
GO
第6章 模拟信号的数字传输
样值脉冲极性 折叠二进码 量化间隔序号 15 14 13 12 11 10 9
1 111 1 110 1 101
正极性部分
码 型 的 选 择
1 100 1 011 1 010 1 001
2018/11/10
通信原理教程 16
第6章 模拟信号的数字传输
时分复用
多路复用通信方式定义：在一个信道 上同时传输多个话音信号的技术。 复用技术有多种工作方式：
频分复用、时分复用、码分复用
2018/11/10
通信原理教程 17
第6章 模拟信号的数字传输
x1(t) 低 通
时分复用原理
低 旋转开关 通 x1(t) 1 传输系统 2 3 低 通 x2(t)
量化（输出）值
通信原理教程 3
第6章 模拟信号的数字传输
量化噪声----量化误差
f t
f
'
t
et
2018/11/10
t
通信原理教程 4
第6章 模拟信号的数字传输
例：对幅值为A的单频正弦信号进行均匀 量化，已知量化器量化范围为(-V，V)，量 化级数为N，信噪比为多少？(设A=V) 量化信号的平均功率近似等于 输入信号的平均功率：
输入信号值较小时，满足量化信噪比的措施：
增加二进制编码位数。
2018/11/10
通信原理教程 7
第6章 模拟信号的数字传输
非均匀量化
非均匀量化---根据信号的不同 区间来确定量化间隔。 目的：改善小信号的量化信噪比。
PCM+培训课件
感谢您的观看
THANKS
pcm+在物联网领域的应用前景
物联网技术的发展
01
随着物联网技术的不断发展，pcm+有望在物联网领域找到更多
的应用场景。
嵌入式系统与物联网设备的融合
02
pcm+有望在嵌入式系统与物联网设备的融合方面发挥更大的作
用。
物联网安全与隐私保护
03
随着物联网的普及，安全和隐私保护成为关注焦点，pcm+有望
在解决这些问题方面发挥重要作用。
pcm+的解码原理
解码原理概述
PCM+的解码是将PCM+编码的音频数据还原为原始音频信号的过程。
解码过程
解码时，首先读取PCM+编码的数据格式，然后对二进制数据进行解码得到量化后的样本值，最后通过逆量化和 重采样恢复出原始音频信号。
pcm+的数据格式
数据格式概述
PCM+的数据格式包括采样精度、通 道数、采样率等参数，以及编码后的 二进制数据。
。
信号的种类繁多：根据传递方式 的不同，信号可以分为模拟信号
和数字信号。
模拟信号是连续的波动信号，而 数字信号则是离散的脉冲信号。
模拟信号与数字信号
模拟信号的特点
模拟信号是连续的波动信号，能够直观地表示出信号的变化趋势。但是，模拟信 号容易受到干扰，且难以进行长距离传输。
数字信号的特点
数字信号是离散的脉冲信号，具有抗干扰能力强、传输距离远等优点。但是，数 字信号需要经过采样、量化等处理过程，才能转换为模拟信号进行传输。
存在一定的学习门槛。
02
成本较高
PCM+平台作为高端的多媒体处理平台，其开发和部署成本相对较高，
PCM编码和解码ppt课件
y Q(x) Qxk x xk1 yk ,
k 1, 2, 3, , L
5
PCM编码中抽样、量化及编码的原理
2、量化
这里 xk 称为分层电平或判决阈值。通常
称 k xk1 xk 为量化间隔。
x
模拟入
量化器
y
量化值
图2 模拟信号的量化
6
模拟信号的量化分为均匀量化和非均匀量化。由于均匀量化存在的 主要缺点是：无论抽样值大小如何，量化噪声的均方根值都固定不变。 因此，当信号 较小时，则信号量化噪声功率比也就很小，这样，对于 弱信号时的量化信噪比就难以达到给定的要求。通常，把满足信噪比要 求的输入信号取值范围定义为动态范围，可见，均匀量化时的信号动态 范围将受到较大的限制。为了克服这个缺点，实际中，往往采用非均匀 量化。
0001
0000
14
二、设计与仿真
1、PCM编码器模型
设计一个13折线近似的PCM编码器模型，能够对取值在[-1,1] 内的归一化信号样值进行编码。测试模型和仿真结果如图所示。
图4 13折线近似的PCM编码器测试模型和仿真结果
15
二、设计与仿真
图5 13折线近似的PCM编码器测试模型和仿真结果
16
17
二、设计与仿真
2、PCM解码器模型
测试模型和仿真结果如图所示，其中PCM编码子系统就是图中 虚线所围部分。PCM解码器中首先分离并行数据中的最高位（极性 码）和7位数据，然后将 7bit数据转换为整数值，再进行归一化、 扩张后与双极性的极性码相乘得出解码值。可以将该模型中虚线所 围部分封装为一个PCM解码子系统备用。
4
PCM编码中抽样、量化及编码的原理
2、量化
从数学上来看，量化就是把一个连续幅 度值的无限数集合映射成一个离散幅度值的 有限数集合。如图2所示，量化器Q输出L个 量化值 ，k=1，2，3，…，L。 常称为重建 电平或量化电平。当量化器输入信号幅度 落 在 与 之间时，量化器输出电平为 。这个量 化过程可以表达为：
脉冲编码调制PCM
2.3 脉冲编码调制（PCM）
PCM调制系统
1
信号的压缩与扩张
2
PCM编码器和译码器
3
PCM系统的噪声性能
4
差分脉冲编码调制
5
PCM编码器和译码器
编码器 译码器 PCM编码和译码器集成电路
码位的选择和安排
13折线编码采用8位二进制码，对应256个量化级，即正、负输入幅度范围内各有128个量化级 需要将13折线中的每个折线段再均匀划分16个量化级 正、负输入的8个段落被划分成128个不均匀量化级 8位码的安排
脉冲编码调制系统
30/32PCM端机每帧共有32个时隙，传30路数字话音信号和2时隙的勤务信息。 30/32PCM端机输出的信号称为一次群信号。实际应用中，还可将多个一次群进行准同步复接（PDH）：即四个基群 （一次群）复接组成二次群，四个二次群组成三次群，四个三次群组成四次群，四个四次群组成五次群，或进行同步复接（SDH）。
脉冲编码调制系统
以30/32PCM端机为例，介绍PCM的系统组成 话音信号的抽样频率为8000Hz，抽样的间隔时间Ts＝1/fs＝125s 为了时分复用将125 s分为32个时隙，即每个时隙为125 s /32＝3.9 s 每个抽样脉冲用8bit编码，即8位二进制脉冲作一个码组，一次放入各个时隙。 为保证通信的正常进行，每帧的起始时刻由帧定时信号决定，收端也应有相应的帧定时信号，收发两端的帧定时信号必须同频同相，即实现帧同步。
目前用得较多
逐次比较编码器原理框图
全波整流
参考电源
PAM信号
US
|US|
UR
极性判决
D1
比较码 形成
或 门
a2-a8
a1
PCM 编码输出
编码原理PCMADPCM获奖课件
• G.722原则旳数据率为64 kb/s，采样频率由8 kHz提升到16 kHz，是G.711 PCM采样率旳2倍， 因而要被编码旳信号频率由原来旳3.4 kHz扩展 到7 kHz。这就使音频信号旳质量有很大改善， 由数字电话旳话音质量提升到调幅(AM)无线电 广播旳质量。
29
其他语音编码措施
• 线性预测声码器（LPC－10，LPC－10e） 数据速率为2.4kb/s。
• 多脉冲鼓励线性预测编码器（MPE－LPC） 数据速率为10kb/s左右。
• 规则脉冲鼓励线性预测编码器（RPE－ LTP被定位GSM原则，速率为13kb/s ）
• 码鼓励线性预测编码器（CELP），数据速 率在4.8－16kb/s之间
30
音 频 编 码 算 法 和 原 则 一 览
31
XIDIAN
• 合成质量：80％－90％旳可懂度，听起来 象机器讲话，失去了讲话者旳特征
9
话音编译码器旳分类
• 波形编译码器（waveform coder）：不利用生成 话音旳信号旳任何知识，将话音视为一种一般 旳声音，直接对波形信号进行采样和量化。例 如PCM、DPCM、ADPCM等。
• 音源编译码器（Source coder）：也叫参数编译 码器、声码器（vocoder）。它从话音波形信号 中提取话音生成模型旳参数，使用这些参数经 过话音生成模型重构出话音。
• 气流、声门能够等效为一种鼓励源，声道 能够等效为一种时变滤波器（共振峰）。
• 话音信号具有很强旳有关性（长久有关、 短期有关）。
3
话音旳分类
• 浊音（voiced sounds）：声道打开，声带在先 打开后关闭，气流经过使声带要发生张驰振动， 变为准周期振动气流。浊音旳鼓励源被等效为 准周期旳脉冲信号。
29
其他语音编码措施
• 线性预测声码器（LPC－10，LPC－10e） 数据速率为2.4kb/s。
• 多脉冲鼓励线性预测编码器（MPE－LPC） 数据速率为10kb/s左右。
• 规则脉冲鼓励线性预测编码器（RPE－ LTP被定位GSM原则，速率为13kb/s ）
• 码鼓励线性预测编码器（CELP），数据速 率在4.8－16kb/s之间
30
音 频 编 码 算 法 和 原 则 一 览
31
XIDIAN
• 合成质量：80％－90％旳可懂度，听起来 象机器讲话，失去了讲话者旳特征
9
话音编译码器旳分类
• 波形编译码器（waveform coder）：不利用生成 话音旳信号旳任何知识，将话音视为一种一般 旳声音，直接对波形信号进行采样和量化。例 如PCM、DPCM、ADPCM等。
• 音源编译码器（Source coder）：也叫参数编译 码器、声码器（vocoder）。它从话音波形信号 中提取话音生成模型旳参数，使用这些参数经 过话音生成模型重构出话音。
• 气流、声门能够等效为一种鼓励源，声道 能够等效为一种时变滤波器（共振峰）。
• 话音信号具有很强旳有关性（长久有关、 短期有关）。
3
话音旳分类
• 浊音（voiced sounds）：声道打开，声带在先 打开后关闭，气流经过使声带要发生张驰振动， 变为准周期振动气流。浊音旳鼓励源被等效为 准周期旳脉冲信号。
PCM编码详解
均匀量化
采用相等的量化间隔对采样得到的信号作量化，那么这种量化称 为均匀量化。均匀量化就是采用相同的“等分尺”来度量采样得 到的幅度，也称为线性量化 量化后的样本值Y和原始值X的差E=Y-X称为量化误差或量化噪声
非均匀量化
非线性量化：对输入信号进行量化时，大的输入信号 采用大的量化间隔，小的输入信号采用小的量化间隔。 这样就可以在满足精度要求的情况下用较少的位数来 表示。声音数据还原时，采用相同的规则。 在非线性量化中，采样输入信号幅度和量化输出数据 之间定义了两种对应关系，一种称为µ 律压扩 (companding)算法，另一种称为A律压扩算法。 采样频率为8 kHz，样本精度为13位、14位或者16位 的输入信号，使用µ 律压扩编码或者使用A律压扩编 码，经过PCM编码器之后每个样本的精度为8位，输出 的数据率为64 kb/s。这就是CCITT推荐的G.711标准。
预测参数的最佳化依赖于信源的统计特性，要得到 最佳的预测参数是一件繁琐的工作。 而采用固定的预测参数 固定的预测参数往往又得不到好的性能。为 固定的预测参数 了既能使性能较佳，又不致于有太大的工作量，可 以将上述两种方法折衷考虑，采用自适应预测
数字网络等级 美国 kb/s话路数 64 kb/s话路数 总传输率(Mb/s) 总传输率(Mb/s) 数字网络等级 欧洲 kb/s话路数 64 kb/s话路数 总传输率(Mb/s) 总传输率(Mb/s) 日本 kb/s话路数 64 kb/s话路数 总传输率(Mb/s) 总传输率(Mb/s) T1/E1 24 1.544 1 30 2.048 24 1.544 T2/E2 96 6.512 2 120 8.448 96 6.312 T3/E3 672 44.736 3 480 34.368 480 32.064 T4/E4 4.32 274.176 4 1920 139.264 1440 97.728 5 7680 5600 T5/E5
PCM编码和解码
a
16
二、设计与仿真
其中以“Saturation”作为限幅器，将输入信号幅度值限制在 PCM编码的定义范围内，“Relay”模块的门限设置为0，其输出即 可作为PCM编码输出的最高位---极性码。样值取绝对值后，以实例 6.5所示的“Look-Up Table”查表模块进行13折线压缩，并用增益 模块将样值范围放大到0到127内，然后用间距为1的 “Quantizer”进行四舍五入取整，最后将整数编码为7bit二进制 序列，作为PCM编码的低7位。可以将该模型中虚线所围部分封装 为一个PCM编码子系统备用。
非均匀量化是根据信号的不同区间来确定量化间隔的。对于信号取 值小的区间，其量化间隔 也小；反之，量化间隔就大。它与均匀量化 相比，有两个突出的优点。首先，当输入量化器的信号具有非均匀分布 的概率密度（实际中常常是这样）时，非均匀量化器的输出端可以得到 较高的平均信号量化噪声功率比；其次，非均匀量化时，量化噪声功率 的均方根值基本上与信号抽样值成比例。因此量化噪声对大、小信号的 影响大致相同，即改善了小信号时的量化信噪比。
y Q(x) Qxk x xk1 yk ,
k 1, 2, 3, , L
a
5
PCM编码中抽样、量化及编码的原理
2、量化
这里 x k 称为分层电平或判决阈值。通常 称 k xk1 xk 为量化间隔。
x
模拟入
量化器
y
量化值
图2 模拟信号的量化
a
6
模拟信号的量化分为均匀量化和非均匀量化。由于均匀量化存在的 主要缺点是：无论抽样值大小如何，量化噪声的均方根值都固定不变。 因此，当信号 较小时，则信号量化噪声功率比也就很小，这样，对于 弱信号时的量化信噪比就难以达到给定的要求。通常，把满足信噪比要 求的输入信号取值范围定义为动态范围，可见，均匀量化时的信号动态 范围将受到较大的限制。为了克服这个缺点，实际中，往往采用非均匀 量化。
PCM培训课件
数据加密
为确保数据安全，对编码后的数 据进行加密处理。
pcm数据的传输与存储
数据传输
通过通信协议将加密后的数据传输到目 标设备。
VS
数据存储
将传输后的数据进行存储，以便后续处理 和分析。
04
pcm应用案例分析
pcm在音频处理领域的应用
总结词
音频编码标准，高压缩比，低损失
详细描述
PCM（Pulse-Code Modulation）是一种 音频编码标准，它通过对音频信号进行采样 、量化和编码，将模拟信号转化为数字信号 。在音频处理领域，PCM技术广泛应用于 音乐播放器、数字音频工作站、专业录音设 备等。与其他音频编码标准相比，PCM具 有更高的压缩比和更低的损失。
pcm技术的安全与隐私保护问题
总结词
pcm技术需要解决安全和隐私保护问题，以确保音频和视频数据的安全传输和存储。
详细描述
随着音频和视频数据的广泛应用，其安全和隐私保护问题也日益突出。pcm技术需要采用各种加密技术和防护措 施，以防止未经授权的访问和使用。同时，还需要制定更加严格的法规和标准，以确保音频和视频数据的安全性 和隐私性。
数据存储
将pcm编码后的数据流存储到各种存储介质中，如硬盘、闪存等。
pcm技术的优势与局限性
优势
pcm技术具有较高的还原度和稳定性，能够真实地还原原始信号，且在传输和存储过程中能够保证信 号的质量和完整性。
局限性
pcm技术对于采样频率和量化精度的要求较高，需要足够的存储和传输带宽，同时对于不同的应用场 景需要定制化的解决方案，增加了使用成本和技术难度。
pcm技术的发展趋势与挑战展望
挑战展望
安全性和隐私保护：随着数字化和网络化的加速 ，安全性和隐私保护问题也日益突出，如何保障 数据的安全性和隐私性也是一个重要的挑战。
5.3 脉冲编码调制(PCM)
1 斜率：
0
0
0
111 110 101 100 011 010 001 000
1 x
5.3.1 PCM编码原理
3．码位的选择与安排
第 5 至第 8 位码 C5C6C7C8 为段内码，这 4 位码的 16 种可能状态 用来分别代表每一段落内的16个均匀划分的量化级。 段内码与16 个量化级之间的关系如表 5.6 所示。
m t
抽样
ms t
量化 A/D变换
mq t
编码
信道 m t 来自干扰 mq t 低通滤波
译码与低通滤波的组合称为数/模变换器(D/A变换器)。
抽 样 是 按 抽 样 定 理 把量化是把幅度上仍连续（无穷 时 间上连续的模拟 信 号 转 编 码 是 用二进制码组表 多个取值）的抽样信号进行幅 换成时间上离散 的 抽度离散，即指定 样 M个样值脉冲。 示量化后的 M个规定的电平， 信号； 把抽样值用最接近的电平表示；
码相同；段内码第一位若为0，除段内码第一位外，
其余码取反即可。
5.3.1 PCM编码原理
以非均匀量化时的最小量化间隔Δ =1/2048 作为均 匀量化的量化间隔
从13 折线的第一段到第八段所包含的均匀量化级数 共有2048 个均匀量化级
非均匀量化只有128 个量化级
3．码位的选择与安排
假设：
均匀量化需要编11 位码，而非均匀量化只要编7 位 码
5.3.1 PCM编码原理
1．PCM调制系统框图
脉冲编码调制(PCM)简称脉码调制，是一种用一 组二进制数字代码来代替连续信号的抽样值， 从而实现通信的方式。 PCM是一种最典型的语音信号数字化的波形编码 方式。 原理框图
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表3-02 多次复用的数据传输率
PCM在通信中的应用
• PCM信号复用的复杂程度，通常用“群(group)”表示 • 一次群(基群)的30路(或24路),北美叫做T1远距离数字通信线， • 在欧洲叫做E1远距离数字通信线和E1等级。 • 二次群的120路(或96路) • 三次群的480路(或384路)
差分脉码调制(DPCM)
DPCM不对每一样值都进行量化，而是预测下一样值， 并量化实际值和预测值之间的差。
DPCM是基本的编码方法之一，在大量的压缩算法中被 采用，比如JPEG的DC分量就是采用DPCM编码的。
举例说明DPCM编码原理： 设DPCM系统预测器的预测值为前一个样值，假设输入信
号已经量化，差值不再进行量化。若系统的输入为{0 1 2 1 1 2 3 3 4 4 …}，则预测值为{0 0 1 2 1 1 2 3 3 4 …}， 差值为{0 1 1 –1 0 1 1 0 1 0 …}，差值的范围比输入样 值的范围有所减小，可以用较少的位数进行编码。
PCM在通信中的应用
PCM在通信中的应用
• 24路制的重要参数如下： 1. 每秒钟传送8000帧，每帧125 m s。 2. 12帧组成1复帧(用于同步)。 3. 每帧由24个时间片(信道)和1位同步位组成。 4. 每个信道每次传送8位代码，1帧有24 × 8 ＋1＝193位(位)。 5. 数据传输率R＝8000×193＝1544 kb/s。 6. 每一个话路的数据传输率＝8000×8=64 kb/s。 • 30路制的重要参数如下： 1. 每秒钟传送8000帧，每帧125 m s。 2. 16帧组成1复帧(用于同步)。 3. 每帧由32个时间片(信道)组成。 4. 每个信道每次传送8位代码。 5. 数据传输率：R＝8000×32×8＝2048 kb/s。 6. 每一个话路的数据传输率＝8000×8=64 kb/s。
日本 64 kb/s话路数
24
96
480
1440
总传输率(Mb/s) 1.544 6.312 32.064 97.728
预测编码
预测编码(Prediction Coding)：是指利用 前面的一个或多个信号对下一个信号进 行预测，然后对实际值和预测值的差进 行编码。两种典型的预测编码：
差分脉码调制（DPCM） 自适应差分脉码调制（ADPCM）
均匀量化
采用相等的量化间隔对采样得到的信号作量化，那么这种量化称 为均匀量化。均匀量化就是采用相同的“等分尺”来度量采样得 到的幅度，也称为线性量化
量化后的样本值Y和原始值X的差E=Y-X称为量化误差或量化噪声
非均匀量化
非线性量化：对输入信号进行量化时，大的输入信号 采用大的量化间隔，小的输入信号采用小的量化间隔。 这样就可以在满足精度要求的情况下用较少的位数来 表示。声音数据还原时，采用相同的规则。
时分多路复用:把传输信道按时间来分割，为每个用户指定一 个时间间隔，每个间隔里传输信号的一部分，这样就可以使 许多用户同时使用一条传输线路。这是数字通信的主要手段。 例如，话音信号的采样频率f＝8000 Hz，它的采样周期＝125 m s，这个时间称为1帧(frame)。在这个时间里可容纳的话路 数有两种规格：24路制和30路制。
在非线性量化中，采样输入信号幅度和量化输出数据 之间定义了两种对应关系，一种称为m 律压扩 (companding)算法，另一种称为A律压扩算法。
采样频率为8 kHz，样本精度为13位、14位或者16位 的输入信号，使用m 律压扩编码或者使用A律压扩编 码，经过PCM编码器之后每个样本的精度为8位，输出 的数据率为64 kb/s。这就是CCITT推荐的G.711标准。
PCM编码详解
第3章 话音编码
重点：
脉冲编码调制(PCM) 增量调制与自适应增量调制 自适应差分脉冲编码调制（ADPCM）
难点：
非均匀量化 增量调制 子带编码
脉冲编码调制(PCM)
PCM编码框图
“防失真滤波器”是一个低通滤波器，用来滤除声音频带以外的 信号；
“波形编码器”可暂时理解为“采样器”； “量化器”可理解为“量化阶大小(step-size)”生成器或者称为
DPCM
DPCM编码,简称差值编码，是对模拟信号幅度 抽样的差值进行量化编码的调制方式(抽样差 值的含义请参见“增量调制”)。
原始的模拟信号经过时间采样，然后对每一样 值进行量化，作为数字信号传输。
这种方式是用已经过去的抽样值来预测当前的 抽样值，对它们的差值进行编码。差值编码可 以提高编码频率，这种技术已应用于模拟信号 的数字通信之中。
数字网络等级 T1/E1 T2/E2 T3/E3 T4/E4 T5/E5
美国 64 kb/s话路数
24
96
672
4.32
总传输率(Mb/s) 1.544 6.512 44.736 274.176
数字网络等级
1
2
3
4
5
欧洲 64 kb/s话路数
30 120 480
1920
7680
总传输率(Mb/s) 2.048 8.448 34.368 139.264 5600
“量化间隔生成器。
声音数字化有两个步骤：第一步是采样，就是每隔一 段时间间隔读一次声音的幅度；第二步是量化，就是 把采样得到的声音信号幅度转换成数字值。但那时并 没有涉及如何进行量化。量化有好几种方法，但可归 纳成两类：一类称为均匀量化，另一类称为非均匀量 化。采用的量化方法不同，量化后的数据量也就不同。 因此，可以说量化也是一种压缩数据的方法。
m 律压扩和A律压扩
m 律压扩： 北美和日本等地区 13位PCM编码转换城8位。
A律压扩 欧洲和中国大陆等地区， 14位PCM编码转换城8位 输出信号均为64Kb/s
PCM在通信中的应用
提高线路利用率通常用下面两种方法
频分多路复用 :把传输信道的频带分成好几个窄带，每个窄 带传送一路信号。例如，一个信道的频带为1400 Hz，把这个 信道分成4个子信道(subchannels)：820～990 Hz, 1230～ 1400 Hz, 1640～1810 Hz和2050～2220 Hz，相邻子信道间相 距240 Hz，用于确保子信道之间不相互干扰。每对用户仅占 用其中的一个子信道。这是模拟载波通信的主要手段。